ДИСКОВОЕ ДОЛОТО ФРЕЗЕРНОГО ТИПА Российский патент 1998 года по МПК E21B10/12 

Изобретение относится к породоразрушающему инструменту режуще-вращательного типа и может быть использовано при бурении скважин в горных породах на карьерах и разрезах, а также в геологоразведочном бурении.

Известно дисковое долото режуще-вращательного действия, включающее корпус с пазом, в лапах которого с помощью подшипников скольжения монтируются рабочие диски, оси вращения которых смещены относительно друг друга. (Буткин В.Д. и др. Буровые долота с вращающимися резцами для разрезов. - М.: 1976, 42 с.).

Однако диски в корпусе смонтированы на отдельных осях, закрепленных в лапах корпуса, несимметричных друг другу. На оси действуют значительные изгибающие моменты, так как они закреплены в лапах одним концом. Это снижает область применения долот в более крепких породах. Несимметричные лапы корпуса сложны в изготовлении. Кроме того, отсутствует возможность регулирования расстояния между рабочими дисками, что снижает технологические возможности долота при бурении горных пород с различиями физико-механическими свойствами.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является дисковое долото фрезерного типа, включающее корпус, в верхней части которого расположен резьбовой присоединительный ниппель, а в нижней части в лапах крепится горизонтальная ось со смещенными в противоположные стороны концами. На каждом конце оси монтируются рабочие диски. (Породоразрушающий инструмент для геологоразведочных скважин. Справочник. Корнилов Н.И. и др. - М.: Недра, 1979, 359 с., рис. V.24).

Однако использование известного устройства не позволяет регулировать диаметр долота и расстояние между дисками. При этом нет возможности бурения горных пород в широком диапазоне физико-механических свойств, компенсации уменьшения диаметра долота вследствие износа его зубков.

Основная цель изобретения заключается в увеличении технологических возможностей дискового долота фрезерного типа за счет возможности регулирования диаметра долота, зазора между рабочими дисками и компенсации уменьшения диаметра вследствие износа его зубков.

Другой целью является повышение калибрующей способности вооружения дискового долота фрезерного типа.

Для достижения цели дисковое долото фрезерного типа состоит из корпуса, в верхней части которого расположен резьбовой присоединительный ниппель, а в нижней части в лапах закреплена горизонтальная ось, на каждом конце которой эксцентрично установлены рабочие диски, причем лапы выполнены симметрично, а рабочие диски расположены на втулках, выполненных с эксцентриситетом, направленным горизонтально в разные стороны от центральной оси вращения долота, причем втулки свободно смонтированы на горизонтальной оси многогранного сечения с возможностью регулирования диаметра долота за счет эксцентриситете втулок и зазора между рабочими дисками с помощью, например, регулировочных шайб. Кроме того, рабочие диски установлены на внешних поверхностях втулок с образованием подшипников скольжения.

По отношению к прототипу у предлагаемого устройства имеются следующие отличительные признаки: втулки свободно смонтированы на горизонтальной оси многогранного сечения с возможностью регулирования диаметра долота за счет эксцентриситета втулок и зазора между рабочими дисками. Рабочие диски установлены на внешних поверхностях втулок с образованием подшипников скольжения. Возможна компенсация уменьшения диаметра долота вследствие износа его зубков.

Между отличительными признаками и достигаемой целью существует следующая причинно-следственная связь. Рабочие диски установлены на втулках, изготовленных с эксцентриситетом, направленным горизонтально в разные стороны от центральной оси вращения долота. Втулки свободно смонтированы на оси многогранного сечения, концы которой закреплены в лапах. При установке втулок на оси многогранного сечения с различным эксцентриситетом возможно регулирование диаметра долота. При перемещении втулок вдоль оси возможно изменение зазора между рабочими дисками, что позволит также изменять диаметр долота и, кроме того, компенсировать его уменьшение вследствие износа зубков. Это увеличивает технологические возможности дискового долота фрезерного типа.

Регулируемый диаметр долота D определяют по формуле:

где d - диаметр рабочих дисков: e - эксцентриситет втулок; h - регулируемый зазор между рабочими дисками.

На фиг. 1 дано дисковое долото фрезерного типа, вид спереди; на фиг. 2 - разрез долота по А-А с максимальным диаметром; на фиг. 3 - разрез долота по А-А с минимальным диаметром; на фиг. 4 - расположение эксцентриситета e по виду Б.

Долото состоит из корпуса 1, в верхней части которого находится резьбовой присоединительный ниппель 2, а в нижней части расположены лапы 3, между которыми установлены рабочие диски 4, смонтированные на втулках 5, посаженных на ось 6. Между лапами 3 и дисками 4 установлены упорные шайбы 7 (фиг. 2). На оси 3 находятся регулировочные шайбы 8, которые при максимальном зазоре (h_max) располагаются между дисками 4 (фиг. 2), а при минимальном зазоре (h_min) располагаются между упорными шайбами 7 и лапами 3 (фиг. З).

Рабочие диски установлены на внешних поверхностях В (фиг. 4) втулок 5 с образованием подшипников скольжения. Внутренние отвер- <стия втулок 5 и ось 6 имеют некруглое сечение, например, шестигранное. Втулки 5 посажены на ось 6 с возможностью горизонтального перемещения вправо или влево, но не имеют возможности вращения.

Внутренние отверстия втулок 5 выполнены с эксцентриситетом относительно внешних поверхностей этих втулок (фиг. 3, 4). Ось 6 своими концами закреплена в лапах 3 корпуса 1 и удерживается в них крепежными шайбами 9.

Регулирование диаметра долота (D) и зазора (h) между рабочими дисками 4 осуществляют перед бурением скважины. Для образования максимального диаметра долота втулки 5 устанавливают с наибольшими эксцентриситетом e и зазором между рабочими дисками (D_max и h_max, фиг. 2) регулировочные шайбы 8 помещают между втулками 5. Для уменьшения диаметра регулировочные шайбы 8 равномерно помещают между лапами 3 и упорными шайбами 7, а также уменьшают эксцентриситет e. Для более плавного регулирования диаметра долота выполняют несколько комплектов регулировочных шайб 8 и упорных шайб 7 с различной толщиной. Для компенсации уменьшения диаметра долота вследствие износа его зубков подбирают регулировочные шайбы 8 и упорные шайбы 7 таким образом, чтобы был обеспечен требуемый зазор между рабочими дисками, который определяют по формуле (из Δ АСД, фиг. 2).

Регулирование диаметра долота возможно также за счет изменения величины эксцентриситета, путем различного расположения втулок на оси 6.

Пример. 1. При диаметре рабочих дисков d = 200 мм и эксцентриситете e = 30 мм регулируемые диаметр долота D и зазор между рабочими дисками h в соответствии с формулой (1) будут равны (см. табл. 1).

Пример 2. При диаметре d = 200 мм и эксцентриситете e = 60 мм D и h будут равны (см. табл. 2).

Регулирование зазора между рабочими дисками расширяет технологические возможности долота фрезерного типа при бурении горных пород с различными физико-механическими свойствами. Так, при бурении горных пород небольшой крепости (f < 4) целесообразно устанавливать максимальный зазор h, при бурении горных пород средней крепости (f= 4-6) целесообразно устанавливать средний зазор h между максимальным и минимальным при сохранении того же диаметра долота, что обеспечивается изменением величины эксцентриситета e. Для крепких пород (при f > 6) следует устанавливать минимальный зазор h при сохранении того же диаметра долота.

Возможность регулирования диаметра повышает калибрующую способность вооружения дискового долота фрезерного типа.

Относится к породоразрушающему инструменту режуще-вращательного типа. Сущность изобретения: долото содержит корпус, в верхней части которого расположен резьбовой присоединительный ниппель, а в нижней части в лапах закреплена горизонтальная ось, на каждом конце которой эксцентрично установлены рабочие диски, причем лапы выполнены симметрично, а рабочие диски установлены на втулках, выполненных с эксцентриситетом, направленным горизонтально в разные стороны от центральной оси вращения долота. Втулки свободно смонтированы на горизонтальной оси многогранного сечения с возможностью регулирования диаметра долота за счет эксцентриситета втулок и зазора между рабочими дисками с помощью, например, регулировочных шайб. Кроме того, рабочие диски установлены на внешних поверхностях втулок с образованием подшипников скольжения. Расширяются технологические возможности долота. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Дисковое долото фрезерного типа, включающее корпус, в верхней части которого расположен резьбовой присоединительный ниппель, а в нижней части в лапах закреплена горизонтальная ось, на каждом конце которой эксцентрично установлены рабочие диски, отличающееся тем, что лапы выполнены симметрично, а рабочие диски расположены на втулках, выполненных с эксцентриситетом, направленным горизонтально в разные стороны от центральной оси вращения долота, причем втулки свободно смонтированы на горизонтальной оси многогранного сечения с возможностью регулирования диаметра долота за счет эксцентриситета втулок и зазора между рабочими дисками с помощью, например, регулировочных шайб. 2. Дисковое долото по п.1, отличающееся тем, что рабочие диски установлены на внешних поверхностях втулок с образованием подшипников скольжения.